El cultivo in vitro de plantas y las ciencias “ómicas”
Carol Alexis Olivares García, Martín Mata Rosas y Eliel Ruíz May
El desarrollo y la aplicación de las ciencias ómicas en años recientes al cultivo in vitro ha permitido mejorar enormemente la investigación en biología vegetal.
La principal aplicación del cultivo in vitro o cultivo de tejidos vegetales es la micropropagación de plantas, es una técnica que involucra diversos pasos que en esencia consiste en cultivar partes aisladas de una planta en medios artificiales, bajo condiciones asépticas y ambientales controladas, permitiendo la regeneración de plantas clonales completas. Esta técnica es de gran importancia y utilizadas a nivel mundial debido a su gran impacto económico en la producción de cultivos importantes, tanto de plantas alimenticias, ornamentales como de uso farmacéutico, debido a que ofrece la posibilidad de propagar masivamente plantas libres de enfermedades, con características deseables, en periodos cortos de tiempo y a lo largo de todo el año, también son útiles en el mejoramiento genético, en la conservación de germoplasma, producción de biomasa para extracción de metabolitos secundarios de interés farmacéutico e industrial.
Otra ventaja que ofrece el cultivo de tejidos vegetales es seleccionar y clonar plantas con características sobresalientes, como la tolerancia a plagas, permitiendo aumentar la producción y rendimiento, además de una disminución en el uso de insecticidas y herbicidas. A pesar de que se ha logrado establecer protocolos de micropropagación de muchas especies, todavía hay una gran cantidad donde no se han establecido las condiciones de cultivo in vitro que permitan su regeneración, generando muchas preguntas del porqué no se responden igual. Para tratar de responder esas preguntas y tratar de encontrar soluciones actualmente se puede recurrir a las ciencias “ómicas”, pero
Las ciencias ómicas son disciplinas que buscan estudiar a nivel molecular el conjunto de los distintos elementos que integran a un sistema biológico (célula, tejido u organismo), así como sus interacciones internas y factores externos que interactúan con el organismo. Crédito: Carol Alexis Olivares García
¿Qué son las ómicas?
Las ciencias ómicas son disciplinas que buscan estudiar a nivel molecular el conjunto de los distintos elementos que integran a un sistema biológico (célula, tejido u organismo), así como sus interacciones internas y factores externos que interactúan con el organismo. Genómica, es la ciencia que se encarga de estudiar el ADN (molécula del interior de las células que contiene la información genética responsable del desarrollo y el funcionamiento de un organismo), identificando y caracterizando todos los genes y la forma en que interactúan. Transcriptómica, es la ciencia responsable de estudiar la cantidad y las actividades de todos los ARN, es la molécula que transporta la información que contiene el ADN, en un tiempo y lugar determinado. Proteómica, ciencia que estudia de la estructura y la función de las proteínas y la manera en que trabajan e interactúan en el interior de las células. Metabolómica se basa en el estudio de metabolitos o sustancias producidas por un organismo. En conjunto, estas disciplinas permiten obtener una visión detallada del funcionamiento de las células y de la influencia del ambiente que las rodea.
Las ciencias ómicas están ayudando a entender por qué en algunas especies se dificulta su propagación in vitro, como en el caso del aguacate, donde los embriones somáticos que se forman en gran cantidad no logran su germinación y desarrollo. Crédito: Carol Alexis Olivares García y Martín Mata Rosas
Los órganos y tejidos vegetales están compuestos por diferentes tipos de células, cada una con funciones específicas, dirigidas por distintos programas de genes, proteínas y metabolitos. La actividad de cada tipo de célula determina las características de los tejidos y órganos vegetales, pero su función requiere de una cuidadosa coordinación de cada uno de los programas antes mencionados. Por lo que, las ciencias “ómicas” se han aplicado para comprender los mecanismos que regulan el complejo desarrollo de las plantas. La integración de los múltiples enfoques ómicos no solo puede ayudar a esclarecer cuales son los factores clave que permiten el desarrollo de la planta bajo condiciones in vitro, sino que además permite generar estrategias para resolver las limitaciones e incluso mejorar el proceso. Las ciencias ómicas están ayudando a entender las limitaciones como en el caso de la propagación in vitro del aguacate, que presenta bajas tasas de germinación y malformación en el desarrollo de las plantas; con estudios proteómicos y metabolómicos preliminares hoy sabemos que hay proteínas y metabolitos que no están presentes en las plantas cultivadas in vitro, lo que evita su correcto desarrollo. Otro ejemplo es la aplicación de la metabolómica en la industria farmacéutica, ésta ha ayudado a la identificación de metabolitos provenientes de plantas, entre los más conocidos están el ácido ascórbico (vitamina C) de los cítricos, el salicilato (de la corteza de sauce) para tratar la fiebre y el paclitaxel (de la corteza del tejo) para el tratamiento del cáncer.
Con la ayuda de la metabolómica se ha facilitado la identificación de metabolitos de interés farmacéutico, como en algunas especies de Tejo perteneciente al género Taxus. Crédito: Alejandro Hernández
En conclusión, el desarrollo y la aplicación de las ciencias “omicas” al cultivo in vitro ha permitido profundizar en el conocimiento de los procesos biológicos que intervienen en el desarrollo de las plantas, permitiendo tomar decisiones y ajustes necesarios que faciliten establecer protocolos de propagación in vitro de las plantas de interés cada vez más eficientes y reproducibles.
